Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Некоторые производители конденсационных теплогенераторов утверждают, что эффективность их продукции превышает 100%. Однако, задумайтесь, это несколько противоречит известному закону сохранения энергии, который все мы изучали в школе. Так в чем же кроется истина?

С одной стороны, такие заявления могут восприниматься как маркетинговый трюк. С другой стороны, в этих уверениях есть доля правды. В данном тексте мы детально рассмотрим, как работают конденсационные котлы, их плюсы и минусы, а также особенности работы и конструкции, которые стоит изучить более внимательно.

Чтобы более полно понять функционирование конденсационного оборудования, проведем его сравнение с традиционными котлами для производства тепловой энергии. Также обсудим детали их подключения и эксплуатации, а также разгадим загадку их высокой эффективности.

Конденсационные котлы работают по принципу использования тепла, выделяющегося при конденсации водяного пара в дымовых газах. Это позволяет извлекать дополнительную энергию из топлива, что значительно повышает общую эффективность оборудования. В отличие от традиционных моделей, которые часто теряют часть тепла через дымовую трубу, конденсационные котлы могут достигать КПД до 98% и выше за счет повторного использования теплоты конденсата.

Плюсами конденсационных котлов являются: высокие коэффициенты полезного действия, экономия на топливе в долгосрочной перспективе, компактные размеры и возможность работы в системах с низкотемпературным теплоносителем. К недостаткам можно отнести: высокую стоимость, требования к качеству установки и необходимость в обслуживании специальной дымовой трубы, устойчивой к коррозии.

С точки зрения подключения, конденсационные котлы требуют наличия системы отвода конденсата, который образуется в процессе работы. Это может стать дополнительной сложностью при установке, особенно в старых зданиях. Кроме того, при эксплуатации таких котлов важно следить за качеством газа. Низкое качество или наличие примесей могут негативно сказаться на работе устройства.

Важно понимать, что выбор между конденсационным и традиционным котлом зависит от множества факторов, включая технические условия, бюджет на покупку и установку, а также индивидуальные потребности в отоплении. Правильный выбор позволит значительно повысить уровень комфорта в доме и снизить затраты на энергоресурсы.

Конденсационный котел на газу

Основной фактор высокой эффективности конденсационного газового котла заключается в присутствии дополнительного теплообменника. Первый теплообменник, который есть у всех отопительных котлов, отвечает за передачу тепла от сгоревшего топлива. Второй же теплообменник аккумулирует тепло, полученное от конденсации выхлопных газов.

Конденсационные котлы работают на «голубом топливе», которое может быть:

• магистральным (смесь газов с высоким содержанием метана);
• газгольдерным или баллонным (смесь пропана и бутана с преобладанием одного из этих газов).

Важно, чтобы горелка была соответствующим образом адаптирована для использования того или иного типа топлива.

Хотя конденсационные газовые котлы дороже стандартных конвекционных моделей, они значительно экономят на расходах на топлива, снижая потребление газа на 20–30%.

Наивысшая эффективность достигается при использовании метана. Пропан-бутановая смесь несколько менее эффективна, особенно если в ней больше пропана.

Что касается газов для газгольдеров, «зимний» с высоким содержанием пропана демонстрирует более высокую эффективность по сравнению с «летним» вариантом.

В отличие от конденсационных котлов, конвекционные теряют часть тепла в дымоходе вместе с продуктами горения, поэтому их эффективность составляет около 90%. Повысить этот показатель сложно и экономически нецелесообразно.

В конденсационных системах тепло от сгоревшего газа используется гораздо эффективнее: тепло, выделяемое при конденсации, аккумулируется и передается системе отопления, что дополнительно нагревает теплоноситель и способствует снижению расхода топлива на каждый полученный киловатт тепла.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно конденсационные котлы схожи с конвекционными моделями, однако внутри они дополнены вторичным теплообменником и системой рекуперации.

Ключевые особенности конструкции конденсационного теплогенератора — это наличие второго теплообменника и закрытой камеры сгорания с вентилятором.

Конденсационный котел на газу состоит из:

• закрытой камеры сгорания с модулируемой горелкой;
• первичного теплообменника;
• камеры для охлаждения выхлопных газов до 56–57 °C (точка росы);
• вторичного конденсационного теплообменника;
• дымохода;
• вентилятора для подачи воздуха;
• резервуара для конденсата и системы его отвода.

В большинстве случаев такое оборудование включает в себя встроенный циркуляционный насос для теплоносителя. Использование естественной циркуляции воды здесь нецелесообразно. Если насоса нет, его обязательно нужно учесть при проектировании котловой установки.

Дополнительное повышение КПД конденсационного котла достигается за счет подогрева обратного потока воды, получаемого от охлаждения выхлопных газов в дымоходе.

Конденсационные котлы бывают одно- и двухконтурными, а также могут изготавливаться в настенном или напольном варианте, как и традиционные конвекционные модели.

Принцип работы конденсационного газового котла заключается в следующем:

1. Первичное тепло нагревает воду в первом теплообменнике за счет сгорания газа.
2. Далее теплоноситель проходит по контуру отопления, остывает и поступает во второй теплообменник.
3. В результате конденсации продуктов сгорания во втором теплообменнике остывшая вода подогревается за счет рекуперированного тепла, что позволяет сэкономить до 30% газа, после чего она вновь направляется в первый теплообменник для нового цикла.

С целью точного контроля температуры отработанных газов конденсационные котлы обязательно оборудуются модулируемой горелкой с диапазоном мощности от 20 до 100% и вентилятором для подачи воздуха.

Тонкости эксплуатации: конденсат и дымоход

В конвекционном котле продукты горения природного газа (CO₂, оксиды азота и пар) охлаждаются только до 140–160 °C. Если их охладить ниже этого порога, тяга уменьшается, образуется агрессивный конденсат, в результате чего горелка может потухнуть.

Производители классических газовых котлов стремятся избежать таких ситуаций для повышения безопасности и увеличения срока службы оборудования.

В конденсационном котле температура газов в дымоходе удерживается на уровне около 40 °C. Это снижает требования к жаропрочности материалов дымохода, при этом вводя ограничения по выбору его материалов в плане устойчивости к кислотам.

При охлаждении отработанных газов в конденсационном котле образуется агрессивный конденсат с высокой кислотностью, способный разъедать даже стальной материал.

Теплообменники в конденсационных котлах изготавливают из:

• нержавеющей стали;
• силумин (сплав алюминия с кремнием).

Эти материалы обладают высокой стойкостью к кислотам. Чугун и обычная сталь для конденсационных котлов не подходят.

Дымоход для конденсационного котла должен быть выполнен исключительно из нержавейки или кислотостойкого пластика. Кирпичные, металлические и другие трубы для данного оборудования неприменимы.

При рекуперации во втором теплообменнике образуется конденсат, представляющий собой слабокислое вещество, необходимое для удаления из нагревательного прибора.

При эксплуатации котла мощностью 35–40 кВт образуется примерно 4–6 литров конденсата, то есть около 0,14–0,15 литров на 1 кВт тепловой энергии.

Этот конденсат является слабой кислотой, которую запрещено сливать в автономную канализацию, поскольку она наносит вред бактериям, участвующим в переработке отходов. Перед сбросом в централизованную систему его следует разбавить водой в пропорции 25:1, чтобы избежать повреждения труб.

Если котел устанавливается в домовладении с септиком или локальной очистной системой (ЛОС), конденсат нужно предварительно нейтрализовать, чтобы не повредить микрофлору очистной системы.

Нейтрализатор представляет собой емкость с мраморной крошкой весом 20–40 кг. При прохождении через мрамор конденсат из котла меняет свою природу, поднимая pH, что делает его нейтральным или слегка щелочным, безопасным для бактерий в септике и материалов отстойника. Заполнение нейтрализатора необходимо обновлять каждые 4–6 месяцев.

Что стоит за КПД выше 100%?

При расчете эффективности работы газового котла производители основываются на показателе низшей теплоты сгорания газа, не учитывая тепло, выделяющееся при конденсации водяного пара. В конвекционном теплогенераторе это тепло вместе с примерно 10% тепловой энергии теряется в дымоходе, поэтому его не принимают во внимание.

Однако при сложении тепло, полученное в результате конденсации, с основным от сгоревшего природного газа, получается показатель КПД выше 100%. Это не обман, а просто маркетинговая уловка с цифрами.

Если же КПД рассчитывать на основании высшей теплоты сгорания, то для конвекционного котла он составит около 83–85%, в то время как для конденсационного — около 95–97%.

Фактически, «неправильный» коэффициент полезного действия выше 100% возникает благодаря сравнению показателей различного типа оборудования, поскольку в конвекционном котле «водяной пар» вообще не учитывают, в то время как в конденсационном он является важным элементом. Этот момент объясняет расхождения с основными законами физики, о которых мы узнаем в школе.

Дополнительно важно отметить, что установка и эксплуатация конденсационного котла требуют соблюдения ряда норм и правил, касающихся вентиляторных систем и дымоходов. Правильная установка дымохода и ventilator Inefficiently может значительно улучшить производительность котла и его долговечность. Рекомендуется регулярно проводить обслуживание оборудования, обновляя фильтры и проверяя состояние теплообменников, чтобы предотвратить накопление конденсата и устранить возможность коррозии.

Также стоит учесть, что на эффективность конденсационного котла влияет температура теплоносителя в системе отопления. Чем ниже температура обратного потока воды, тем выше КПД котла. Следовательно, для оптимизации работы системы отопления необходимо правильно настраивать температуру подогрева и учитывать теплопотери в помещениях.

Плюсы и минусы конденсационного нагревателя

Среди особенностей конденсационного котла можно выделить:

1. Снижение объема вредных выбросов на 60–70% (большая часть углекислого газа и оксидов азота попадает в конденсат).
2. Экономия до 30% газа на каждые 1 кВт энергии по сравнению с конвекционными моделями.
3. Компактные размеры газовых котлов при одинаковой мощности.
4. Низкая температура выхлопных газов в дымоходе (около 40 °C).
5. Возможность создания каскада из нескольких котлов.
6. Универсальность (подходит как для радиаторного отопления, так и для «теплых полов»).
7. Современная автоматика и полная автономия работы газового котла без вмешательства человека.

Каскадная установка из нескольких теплообменников дает возможность использовать котлы меньшей мощности, которые работают тише и с меньшими вибрациями по сравнению с мощными моделями.

Это упрощает монтаж отопительной системы и позволяет сократить размеры котельной в частном доме. Благодаря более гибкому управлению процессом генерации тепла повышается общая эффективность использования теплогенерирующего оборудования.

Вложения в конденсационный котел окупятся за счет экономии природного газа примерно за 5–6 лет.

Что касается недостатков конденсационных теплогенераторов, то среди них стоит отметить:

1. Высокая стоимость оборудования (в 1,5–2 раза превышает цены на модели аналогичной мощности традиционного конвекционного типа).
2. Сложности с утилизацией конденсата.
3. Уменьшение эффективности работы котла в системах отопления с высокой температурой.
4. Зависимость от электроэнергии – для функционирования вентилятора, автоматизированной системы и циркуляционного насоса необходимо электричество.
5. Запрещено использование с антифризами.

Несмотря на значительные первичные инвестиции, конденсационные котлы оказываются экономически оправданными. В процессе их эксплуатации они полностью возмещают изначальные затраты.

В России такое оборудование пока не сильно распространено. Газовые котлы с системой рекуперации остаются сравнительно новыми и недостаточно исследованными на нашем рынке. Однако интерес к таким теплогенераторам постепенно увеличивается.

Дополнительно, конденсационные котлы обладают высокой надежностью и долговечностью. При регулярном обслуживании срок их службы может достигать 15-20 лет. Более того, многие модели имеют возможность подключения к смарт-системам, что позволяет управлять отоплением дистанционно через мобильные приложения. Это создает дополнительные удобства для пользователей и помогает оптимизировать расход энергоресурсов.

Важно также отметить, что установка конденсационного котла может повысить инвестиционную привлекательность недвижимости. Дом с современным, эффективным и экологически чистым отоплением может быть более ценным на рынке. Кроме того, соответствие современным экологическим стандартам может дать владельцам доступ к различным субсидиям и налоговым льготам.

Выводы и полезное видео по теме

Принцип работы конденсационного теплогенератора:

Конденсационный теплогенератор работает на основе переработки тепла, выделяющегося при конденсации водяного пара, который образуется в процессе сгорания газа. В отличие от традиционных котлов, которые сбрасывают теплый, но все еще содержащий энергию, дым в атмосферу, конденсационные котлы улавливают эту энергию и используют её для нагрева воды.

Структура газовых котлов с рекуперацией водяного пара:

Конструктивно конденсационные котлы оборудованы теплообменниками, которые позволяют эффективно передавать тепло от отработанных газов к воде. Эти котлы могут использовать как одноконтурные, так и двухконтурные системы, что позволяет не только обогревать помещения, но и подогревать горячую воду для бытовых нужд.

Преимущества конденсационных котлов:

Кроме высокой эффективности, преимущества конденсационных котлов включают: экономию на топливе, меньший уровень выбросов вредных веществ, а также возможность интеграции с солнечными коллекторами и другими альтернативными источниками энергии. Это делает их отличным выбором для домов, стремящихся к экологической устойчивости.

Если внимательно изучить, как и на каких принципах функционирует газовый конденсационный котел, станет понятным, что такие «неправильные» показатели КПД в 108–110% могут быть оправданы.

Теплогенератор с рекуперацией отработанных газов действительно демонстрирует большую эффективность по сравнению с традиционными моделями. Основной недостаток – это конденсат с высокой кислотностью, который требует специальной утилизации.

Будем рады вашим комментариям в форме ниже. Возможно, у вас есть информация, которая могла бы дополнить содержание статьи. Задавайте вопросы, делитесь опытом выбора и эксплуатации конденсационных котлов, размещайте соответствующие фотографии.

Видео:

Стоит ли покупать конденсационный газовый котел? / Плюсы и минусы